鄧海斌

摘 要：移動通信核心網(wǎng)技術(shù)發(fā)展迅猛，國內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)從2G、3G到目前正在建設(shè)的4G-LTE，核心網(wǎng)技術(shù)也從電路交換發(fā)展到分組交換、軟交換、到IP包交換技術(shù)，為整個通信服務(wù)提供了越來越快的速度，越來越低的成本及客戶體驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：核心網(wǎng)；CS；LTE；EPS；EPC；SAE

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）14-0062-01

核心網(wǎng)，原稱交換，是從人工通信時代傳承下來的名字，應(yīng)用至模擬通信時代、數(shù)字通信2G時代、3G時代大量應(yīng)用的電路交換。同時其他核心技術(shù)逐漸發(fā)展強(qiáng)大，如分組技術(shù)等，蠶食著移動通信的電路交換市場，到了LTE時代，IP技術(shù)和融合技術(shù)應(yīng)用全面啟用，CS電路交換技術(shù)逐漸被擯棄，IP化逐漸代替了TDM交換技術(shù)。

1 電路交換技術(shù)

電路交換的英文全稱為：Circuit Switch，簡稱為CS。

從通信線路資源占用的劃分上，“交換”是按照空分和時分模式動態(tài)地分配傳輸資源，在通話過程中保持資源的獨(dú)占，在通話完成釋放相關(guān)資源。

以電路時序進(jìn)行接續(xù)的交換方式是電路交換模式，從通信運(yùn)營商發(fā)展開始，語音電話的實(shí)現(xiàn)就是從空時分電路交換方式開始的，使用固定電話呼叫對方前，取下電話話機(jī)進(jìn)行號碼盤撥號，撥號后，電話機(jī)獲取全部電話號碼發(fā)送給交換機(jī)側(cè)，而交換側(cè)從獲得的號碼在本身數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行查找，得到通話的方向，并為雙方建立一條預(yù)獨(dú)占的時序作為電路連接，等整段話路都建立起來后，雙方正式占用，并開始通話。通話完成，其中一方掛機(jī)，交換機(jī)則立刻把雙方的所占線路斷開，為新的通話釋放資源。因此，我們可以良好體驗(yàn)電路交換所帶來的良好話音。

CS電路交換方式的主要特點(diǎn)是：①電路交換所占用的最小單位是時隙，每個用戶所使用的均為64 K時隙電路；②面向有連接的物理電路，體現(xiàn)了實(shí)時的電路獨(dú)占性；③同步時分復(fù)用：以TDM時分復(fù)用為機(jī)制，通過空分與時分的交換方式進(jìn)行連接。

CS電路交換的優(yōu)點(diǎn)：通信數(shù)據(jù)鏈路獨(dú)占，傳輸可靠且穩(wěn)定，數(shù)據(jù)不容易丟失，且保持原序列，缺點(diǎn)：電路利用率較低，長期占用造成浪費(fèi)，資源共享率低。

2 分組交換與融合通信技術(shù)

由于電路交換技術(shù)的核心網(wǎng)技術(shù)設(shè)備容量受到硬件限制、擴(kuò)容的空間非常有限造成節(jié)點(diǎn)數(shù)量較多、設(shè)備越來越老化、網(wǎng)絡(luò)維護(hù)的成本高，有些設(shè)備廠家因其技術(shù)落后不再提供設(shè)備維保等，在IP技術(shù)普及的今天，全球運(yùn)營商逐漸啟動和普及了核心網(wǎng)的IP化戰(zhàn)略。

長期演進(jìn)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)逐漸普及之后，IP分組技術(shù)對移動互聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務(wù)支撐及IP承載網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)起到了重要的推動作用，分組域?qū)⒋罅?yīng)用于IP承載控制的功能和IP數(shù)據(jù)傳送功能，而電路域的份額將逐漸降低。

IP化與融合技術(shù)使移動通信網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)成為了EPS：Evolved Packet System。核心網(wǎng)側(cè)的則為EPC，EPS系統(tǒng)包括無線接入網(wǎng)E-UTRAN和核心網(wǎng)EPC，而核心網(wǎng)的演進(jìn)為：SAE：System Architecture Evolution網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)系統(tǒng)演進(jìn)。

長期演進(jìn)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中的EPS系統(tǒng)是目前4G移動通信網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的重要方向和普及方向。

EPC核心網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的主要特征有：①核心網(wǎng)全網(wǎng)絡(luò)IP分組化，到最后電路域只是作為話音網(wǎng)絡(luò)的備份存在。②網(wǎng)絡(luò)層次扁平化，減少了用戶面的節(jié)點(diǎn)數(shù)量，演進(jìn)后取消了3G網(wǎng)絡(luò)中的RNC網(wǎng)元，核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn)在本局模式下最少可減少到只有一個。③服務(wù)質(zhì)量機(jī)制QoS進(jìn)一步得到了完善，能夠支持端到端的QoS質(zhì)量保證，在PCC結(jié)構(gòu)中加強(qiáng)了計費(fèi)系統(tǒng)管理和QoS質(zhì)量控制管理；④支持各類接入技術(shù)，如與3GPP系統(tǒng)的互通，同時也能支持非3GPP網(wǎng)絡(luò)的接入，支持用戶在各種3GPP網(wǎng)絡(luò)和非3GPP網(wǎng)絡(luò)之間自由漫游和切換。⑤IP分組可以實(shí)現(xiàn)各類實(shí)時的業(yè)務(wù)，如話音等，通過對實(shí)時業(yè)務(wù)的更好支持，極大的降低業(yè)務(wù)連接的時延，在IP網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)最大速度的分組交換，實(shí)現(xiàn)實(shí)時業(yè)務(wù)，如語音呼叫等。

長期演進(jìn)網(wǎng)絡(luò)的EPC網(wǎng)絡(luò)發(fā)展優(yōu)勢，一是為了提高設(shè)備性能，提供更快速的用戶數(shù)據(jù)速率，時延得到有效降低，系統(tǒng)容量和覆蓋率提高，直接減少了運(yùn)營商的運(yùn)營成本；二是基于IP分組技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了移動性及靈活配置，可接入多種無線網(wǎng)絡(luò)；三是傳輸網(wǎng)絡(luò)的全面IP分組化，可使分組包在各層級網(wǎng)絡(luò)中無需進(jìn)行各層的解封裝，數(shù)據(jù)損失率降低。

為了實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)IP化網(wǎng)絡(luò)改造，對現(xiàn)有運(yùn)營商的移動網(wǎng)絡(luò)核心網(wǎng)部分需要進(jìn)行改造，從2G/3G/4G的核心融合，逐步過渡到全I(xiàn)P化，EPC的最終架構(gòu)是取消了電路域，所有業(yè)務(wù)將在網(wǎng)絡(luò)中中通過各類無連接的方式無損的實(shí)現(xiàn)，最終實(shí)現(xiàn)支持E-UTRAN無線網(wǎng)的全I(xiàn)P的一個核心網(wǎng)。

3 IP分組化及核心網(wǎng)融合下的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

當(dāng)移動通信網(wǎng)絡(luò)全部演進(jìn)到IP化并實(shí)現(xiàn)融合通信的EPS架構(gòu)之后，傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)將受到顛覆性的演變，核心網(wǎng)將完成2G/3G/4G的融合通信，用一張核心網(wǎng)即可完成三代移動通信無線接入，實(shí)現(xiàn)最大的兼容網(wǎng)絡(luò)，在提供多樣服務(wù)的同時，建網(wǎng)的成本將更加低廉，網(wǎng)絡(luò)更加簡單，更加容易維護(hù)。EPC核心網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)演變后主要網(wǎng)元包括MME、SGW、PGW、HSS、PCRF、AF等，而無線則簡化為只有eNodeB單一結(jié)構(gòu)。

MME：LTE接入下的控制層面網(wǎng)元，負(fù)責(zé)移動臺移動性管理等功能；

SGSN：GPRS網(wǎng)絡(luò)的控制面網(wǎng)元，對PS域進(jìn)行用戶移動性管理及會話管理；

S-GW：EPC網(wǎng)絡(luò)媒體層接入服務(wù)網(wǎng)關(guān)，實(shí)現(xiàn)類似SGSN的功能；

P-GW：EPC網(wǎng)絡(luò)邊界網(wǎng)關(guān)，提供承載控制、計費(fèi)、地址分配及其他非3GPP接入等功能，實(shí)現(xiàn)類似GGSN的功能；

HSS：EPC網(wǎng)絡(luò)用戶數(shù)據(jù)庫管理網(wǎng)元，提供鑒權(quán)和簽約等功能，實(shí)現(xiàn)HLR類似功能；

PCRF：策略控制服務(wù)器；

AF：業(yè)務(wù)策略的提供點(diǎn)服務(wù)器；

eNodeB：增強(qiáng)型無線基站，負(fù)責(zé)無線側(cè)接入和無線資源的管理，集成了原2G/3G基站和部分基站控制器的功能。

4 結(jié) 語

通信技術(shù)發(fā)展迅速，為整個通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)提供了性能更好、利用率更高、網(wǎng)絡(luò)成本越低廉的建網(wǎng)和維護(hù)方式，從而降低消費(fèi)者的使用成本，提升消費(fèi)者對網(wǎng)絡(luò)的使用體驗(yàn)，提高了性價比，運(yùn)營方與消費(fèi)方獲得了網(wǎng)絡(luò)使用的雙贏。

參考文獻(xiàn)：

[1] 趙慧玲，吳廣穎，梅承力.移動核心網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展探討[J].移動通信，2010，（7）.